Диссертация (1173029), страница 2
Текст из файла (страница 2)
С развитием технологий добычитрудноизвлекаемых запасов годовой объем добычи газа низкопроницаемыхколлектороввозрастаетскаждымгодомивпоследниегодыгазнизкопроницаемых коллекторов играет важную роль для энергообеспечения внекоторых странах. По данным EIA, в 2010 году объем добычи газанизкопроницаемых коллекторов в США достиг 175,4 млрд. м3, составив 1/3общего объема добычи газа и прогнозируется, что к 2020 году эта величинаможет достигнуть 260 млрд. м3 [2,3].
В 2013 году годовой объем добычи газанизкопроницаемых коллекторов в Китае достиг 34 млрд. м3 и также примерносоставлял 1/3 общего объема добычи газа. По оптимистическому прогнозу, в2030 году годовой объем добычи газа низкопроницаемых коллекторов в Китаевозрастет до 120 млрд. м3[2].Ресурсы сланцевого газа в мире оцениваются до 456 трлн.м3, что почти в2,5 раза превышает доказанные запасы традиционных газовых месторождений,которые составляют 185 трлн.м3 [4]. В 2000-е гг. в США произошла сланцевая7революция и были достигнуты большие успехи.
По статистике EIA в период с2008-2014 гг. годовой объем добычи сланцевого газа в США постоянно рос и в2014 году объем добычи сланцевого газа превысил 380 млрд. м3, составив 42,9%общего объема добычи сухого природного газа [ 5 ]. В таком контексте насланцевый газ также обращают внимание и другие страны, в том числе, Китай,Канада, Польша, Аргентина, Германия и т.д. В частности, Канада стала второйпосле США страной, на практике приступившей к добыче сланцевого газа, в2015 году объем добычи сланцевого газа в Канаде составлял 20,7 млрд. м3 или13,27% общего объема добычи газа [6]. В Китае имеются крупнейшие в миретехнически извлекаемые запасы сланцевого газа, которые по оценкам EIAсоставляют 31,57 трлн.
м3 [7]. В последнее десятилетие в Китае активно ведутсяисследования, разведка и уже разработка сланцевого газа, были достигнутыпервые успехи. По статистике в 2016 году объем добычи сланцевого газа в Китаедостиг 7,9 млрд. м3 [8]. По оценкам BP к 2035 году объем добычи сланцевого газав мире будет составлять 1/4 общего объема добычи газа [9].Несмотрянаимеющийсябольшойпотенциалдобычигазанизкопроницаемых коллекторов и сланцевых толщ, экстремально низкаяпроницаемость, характеризующая низкопроницаемые коллекторы и сланцевыетолщи, обусловливает необходимость применения намного более сложныхтехнологий для разработки таких месторождений, чем для традиционныхгазовых залежей.
В настоящее время для разработки низкопроницаемыхисланцевыхсгазовыхместорожденийширокоприменяютскважиныгоризонтальным окончанием и технологию многостадийного гидроразрывапласта (ГРП), которые требуют высоких эксплуатационных затрат. В связи сэтим, при проектировании разработки таких месторождений, прогнозированиедебита скважины с целью обоснования вариантов разработки является важнымзвеном для обеспечения экономической эффективности проекта.Многие исследователи отмечают особенности фильтрации газа внизкопроницаемыхисланцевыхтолщах,втомчисле,невполнесоответствующее закону Дарси течение (далее кратко называемое не-8дарсиевским течением), изменение коллекторских фильтрационно-емкостныхсвойств при условии изменения пластового давления и т.д. Также установлено,что в результате проведения ГРП возможно создание стимулированныхтрещинами объемов пласта, имеющих улучшенные фильтрационно-емкостныесвойства.
Сложность конфигурации зоны дренирования скважины в связи содновременным наличием горизонтального ствола скважины и трещин ГРП ивозможным наличием стимулированных трещинами объемов пласта иособенности фильтрации газа в низкопроницаемых и сланцевых толщахобусловливают неприменимость эмпирических формул для прогнозированиядебита скважины для таких коллекторов и подразумевают необходимостьмоделирования разработки месторождения для прогнозирования дебитовскважин.
Многими учеными предложены аналитические модели линейногопритока для моделирования разработки низкопроницаемых и сланцевых толщ,которые имеют хорошую воспроизводимость и по сравнению с другимимоделями, требуют более простых расчетов и меньше времени вычисления, чтоспособствуетприменениюихдляобоснованиявариантовразработкиместорождения. Однако существующие аналитические модели линейногопритока газа к горизонтальной скважине с многостадийным ГРП либо непозволяют учитывать сложность конфигурации зоны дренирования скважины,либо применимы только к определенным формам области фильтрации. Болеетого, они не могут одновременно учитывать сложность конфигурации зоныдренирования скважины и особенности фильтрации газа в низкопроницаемых исланцевых толщах, что оказывает значительное влияние на точностьпрогнозирования дебита скважины.
Более того, в соответствии с современнымивоззрениями, описание особенностей фильтрации газа в низкопроницаемых исланцевых толщах требует численного интегрирования, что вызываетповышение сложности и увеличение объема вычислений для моделированияразработкинизкопроницаемыхисланцевыхтолщсиспользованиеманалитических моделей. Таким образом, актуальной является разработкаусовершенствованных аналитических моделей линейного притока газа без9вышеуказанных недостатков для ускорения процесса моделирования разработкинизкопроницаемых и сланцевых газовых месторождений.Цель и задачи исследованияЦельюданногоисследованияявляетсяусовершенствованиеаналитических моделей линейного притока газа к горизонтальной скважине смногостадийным ГРП для получения оперативных оценок дебитов скважины внизкопроницаемых и сланцевых толщах.Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:1.
Проведен анализ исследований по характеристикам низкопроницаемыхи сланцевых толщ и моделированию фильтрации газа в них, с целью выясненияособенностей фильтрации газа в низкопроницаемых и сланцевых толщах,обоснования применимости аналитических моделей линейного притока длямоделирования разработки низкопроницаемых и сланцевых толщ и уточнениянедостатков существующих аналитических моделей линейного притока газа кгоризонтальной скважине с многостадийным ГРП для моделированияразработки низкопроницаемых и сланцевых газовых месторождений.2. Разработан упрощенный метод расчета кажущейся проницаемости дляминеральных скелетов (матриц) низкопроницаемых и сланцевых толщ, спомощью которого можно значительно уменьшать объем вычислений примоделировании разработки с использованием аналитических моделей.3.
Усовершенствована аналитическая модель линейного притока газа кгоризонтальной скважине с многостадийным ГРП без учета стимулированныхтрещинами объемов пласта с целью описания изменения кажущейсяпроницаемости пласта, обусловленного не-дарсиевским течением, при условииизменения пластового давления в низкопроницаемых и сланцевых толщах.4. Разработана усовершенствованная аналитическая модель линейногопритока газа к горизонтальной скважине с многостадийным ГРП с учетомстимулированных трещинами объемов пласта, применение которой неограничено формой области фильтрации и позволяет описывать изменениекажущейся проницаемости матрицы, обусловленное не-дарсиевским течением,10при условии изменения пластового давления в низкопроницаемых и сланцевыхтолщах.5.
С помощью усовершенствованных аналитических моделей линейногопритока выполнен анализ влияния различных факторов на продуктивностьгоризонтальной газовой скважины с многостадийным ГРП в низкопроницаемыхи сланцевых толщах, направленный на выработку практических рекомендацийпо проектированию разработки.6. Выполнен прогноз продуктивности горизонтальной скважины смногостадийнымГРПвгазосланцевойформациисприменениемусовершенствованных моделей.Научная новизна1. Предложен упрощенный метод расчета кажущейся проницаемости длянизкопроницаемых и сланцевых матриц, который позволяет проводить прямойрасчет кажущейся проницаемости без численного интегрирования. Кажущаясяпроницаемость матрицы вычисляется с учетом эффекта сужения пор и влиянияпроцесса десорбции.2. Разработана аналитическая модель линейного притока газа кгоризонтальной скважине с многостадийным ГРП без учета стимулированныхтрещинами объемов пласта с упрощенным методом расчета кажущейсяпроницаемости, которая позволяет учитывать возможное изменение кажущейсяпроницаемости пласта, обусловленное не-дарсиевским течением, при условииизменения пластового давления в низкопроницаемых и сланцевых толщах.3.
Разработана аналитическая модель линейного притока газа кгоризонтальной скважине с многостадийным ГРП с учетом стимулированныхтрещинами объемов пласта, включающая упрощенный расчет кажущейсяпроницаемости, которая является обобщающей моделью для ситуаций, когда вотдаленных участках пласта существует линейное течение в направлении,перпендикулярном или параллельном стволу горизонтальной скважины, а такжедля комбинаций интенсивностей этих течений в зависимости от конфигурацииГРП и особенностей дренирования пласта. Модель также позволяет учитывать11возможное изменение кажущейся проницаемости матрицы, обусловленное недарсиевским течением, при условии изменения пластового давления примоделированииразработкинизкопроницаемыхисланцевыхгазовыхместорождений.4. Проведена сравнительная оценка влияния различных факторов напродуктивность горизонтальной газовой скважины с многостадийным ГРП внизкопроницаемых и сланцевых толщах, установлено, что есть оптимальноесочетание таких факторов, как полудлина трещины ГРП, количество трещинГРП и проводимость трещины ГРП, определяющее наиболее эффективнуюмодель разработки.Теоретическая и практическая значимость работыРазработанные усовершенствованные аналитические модели линейногопритока газа к горизонтальной скважине с многостадийным ГРП позволяютпроводитьэкспресс-прогноздинамикидебитагазовойскважинывнизкопроницаемых и сланцевых толщах на срок до 10 лет с учетом сложностиконфигурации зоны дренирования скважины и особенностей фильтрации газа.Проанализировано влияние на продуктивность горизонтальной газовойскважины с многостадийным ГРП в низкопроницаемых и сланцевых толщахразличных факторов и выработаны рекомендации по проектированиюразработки этих толщ.Методы исследованияВдиссертационнойработеиспользуетсяметодматематическогомоделирования.
Математические модели разработаны на базе анализалитературыреализованыисисследованийприменениемисследовательскогохарактераразныхученых.программноговработекомплексарешалисьмногочисленных вычислительных экспериментов.Положения, выносимые на защитуМатематическиеMatlab.путеммоделиЗадачипроведения121.Упрощенныйметодрасчетакажущейсяпроницаемостидлянизкопроницаемых и сланцевых матриц с учетом эффекта сужения пор ивлияния процесса десорбции на кажущуюся проницаемость матрицы.2. Аналитическая модель линейного притока газа к горизонтальнойскважине с многостадийным ГРП без учета стимулированных трещинамиобъемов пласта с упрощенным методом расчета кажущейся проницаемости,которая позволяет учитывать возможное изменение кажущейся проницаемостипласта, обусловленное не-дарсиевским течением, при условии измененияпластового давления в низкопроницаемых и сланцевых толщах.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
